在智能手机、可折叠屏幕和柔性穿戴设备快速发展的今天,柔性电子技术对材料提出了更高要求:既要像纸张一样柔韧,又要具备晶体般的高效光电性能。然而,传统材料往往在“柔韧性”与“结晶性”之间顾此失彼,高结晶材料光电性能优越但脆性大易断裂,柔性聚合物虽可随意弯曲却因结构无序导致光电性能不足。“柔韧性”与“结晶性”这一矛盾长期制约着柔性光电器件的突破,如传统共轭有机框架(COF)材料因高结晶度导致的脆性和低柔韧性限制了其在柔性电子领域的应用。
针对这一科学难题,南京邮电大学柔性电子全国重点实验室赖文勇教授团队从生物体系中亲疏水相互作用的精确调控机制获得启发,创新性提出界面预组装定向生长策略,通过引入功能性基团(亲水/疏水链)调控分子界面预组装行为。在油水界面处,亲疏水基团的协同作用促使单体定向排列,形成有序预组装层,随后通过乙酸催化的液-液界面聚合,实现制备了厚度可控(100~300nm)、面积达20cm²的柔性晶态光电薄膜。X射线衍射(XRD)分析表明,所制得得到的两亲性柔性晶态薄膜具有高结晶度,且通过调控单体浓度和反应时间可实现纳米至微米级的厚度精确控制。研究显示,通过引入柔性侧链将材料层间距从3.52Å扩展至4.01Å——相当于在分子层面“拉开抽屉”,有效抑制了刚性晶态材料因π-π堆积导致的发光猝灭现象,使固态薄膜的发光量子产率提升60倍。该薄膜可承受反复弯折甚至拉伸而不破裂,突破传统晶态材料的力学极限。相关成果以“InterfacePreassemblyOrientedGrowthStrategyTowardsFlexibleCrystallineCovalentOrganicFrameworkFilmsforOLEDs”为题发表于《自然·通讯》(NatureCommunications,2025,16,3321)。
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